[发明专利]一种将鲤鱼磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标的方法

说明书

本发明公开了一种将鲤鱼磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标的方法，属于神经科学领域。本发明首先建立鲤鱼颅脑三维立体定位坐标系和颅骨表面的辅助三维坐标系；两个坐标系具有相同的坐标原点O和X轴，两坐标系中的Y轴与Z轴之间夹角均为θ；然后对颅脑进行磁共振扫描成像，确定脑电极植入位点在辅助坐标系中的坐标值；最后利用夹角θ构建算法，将磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标，即可为脑电极的植入进行定位和导航。本发明不仅能够为鲤鱼水生动物机器人脑电极的植入进行定位和导航，而且也能够为多种生物脑电极的植入提供一种新的定位和导航方法。

技术领域

本发明涉及神经科学领域，特别涉及在借助磁共振扫描得到基于鲤鱼颅骨特征的空间坐标后，提出将磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标的相关算法，为鲤鱼水生动物机器人脑刺激电极的植入进行定位和导航。

背景技术

动物机器人是当今世界新兴的前瞻性和战略性的前沿高科技领域，具有潜在的广阔应用前景，如抗震救灾、灾难搜救、反恐侦查、军事国防、海洋维权、海上搜救、海洋生态研究、工业应用以及医疗领域等。

对动物机器人进行生物控制的方法有多种，但最有效方法是应用脑控技术实现生物控制。脑是高级神经中枢，是所有运动指令的集中控制器，脑运动神经核团定位的精确程度则是决定动物机器人控制成败的关键因素。因动物成熟期的解剖结构较为稳定，因而在脑立体定位方面大多是利用成熟期动物的颅骨表面普遍存在的解剖结构，例如前囟、人字缝以及矢状缝等作为空间定位参考点，由此建立三维空间坐标系统。但是利用传统的常规脑立体定位仪，在不开颅情况下，进行脑电极植入时会存在空间定位误差以及准确度较低等问题。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)技术具有图像精度高、像素质量好、定位无创伤性等优点，已广泛用于全身各系统，其中以脑组织等器官成像效果最好。而且MRI还可清晰显示组织的内部结构和任意切面成像，能够建立适合定位的坐标参考点和空间直角坐标系，在脑成像、颅脑组织定位和脑电极植入导航方面具有很高的应用价值。

利用MRI得到基于鲤鱼颅骨表面的辅助三维坐标系下的植入位点坐标，但在进行脑电极植入时需要应用脑立体定位仪，由于辅助三维坐标系是根据鲤鱼颅骨形态结构特点建立的，所以脑立体定位仪所在的坐标系与鲤鱼颅骨表面的三维坐标系之间存在一定的角度差异，因此需要一种算法以实现两个坐标系的转换，将颅骨表面辅助三维坐标系下电极植入位点的坐标转换为脑立体定位仪所在坐标系的坐标，从而可以更好地利用脑立定位仪根据转换后的坐标进行脑电极的植入，由此可提高鲤鱼脑电极植入的精确度。

发明内容

本发明目的在于提供一种将磁共振扫描坐标转换为脑立体定位坐标的相关算法，为鲤鱼水生动物机器人脑刺激电极的植入进行定位和导航。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法包括如下步骤：

步骤1，选择体长为33.52±1.29cm、体重为0.97±0.13kg的成年健康鲤鱼15尾，将所用鲤鱼置于浓度为0.36g/L丁香酚溶液中进行药浴麻醉；

步骤2，在鲤鱼第一鱼鳞处做冠状划痕，所述第一鱼鳞处即头部与躯干交接处；

步骤3，建立基于脑立体定位仪应用的脑立体定位坐标系；以第一鱼鳞所处位置设为原点O，以颅骨表面两眼之间连线中点与原点的连线定义为Y轴，正方向指向吻部；以过原点平行于冠状缝的直线定义为X轴，正方向指向躯体左侧；以过原点垂直于XOY平面的垂线定义为Z轴，正方向指向腹部；

步骤4，基于鲤鱼颅骨骨性标志，建立鲤鱼颅骨表面的辅助三维空间坐标系；以第一鱼鳞所处位置设为原点O(O')，以颅骨表面两眼之间连线中点与原点的连线定义为Y轴(Y')，以过原点平行于冠状缝的直线定义为X轴(X')，以过原点垂直于X'O'Y'平面的垂线定义为Z轴(Z')；

步骤5，进行磁共振扫描，确定矢状位与轴状位的扫描平面、层厚、层数和扫描视野等参数；